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    方案介紹:用于手持移動終端的可重構天線設計

    2013-10-09 13:17 來源:電源網 作者:和靜

    O 引言

    目前,各種通訊系統發展的重要方向之一是大容量、多功能、超寬帶。通過進步系統容量、增加系統功能、擴展系統帶寬,一方面可以滿足日益膨脹的實 際需求,另一方面也可以降低系統本錢。而天線作為各種無線通訊系統的前端,其性能對于通訊系統整體功能具有重要的影響,因此也相應的對其提出了諸如多頻、 寬帶、小型化等要求。隨著無線通訊系統的日益復雜化,單一的傳統天線已經不能滿足要求。而多天線設計固然可以滿足新一代無線通訊系統對天線的高要求,但 是,天線數目的增多,會使設備本錢、天線的空間布局等題目凸顯出來。特別是在手持移動設備上,由于空間有限,使得多天線的設計異常困難。在這種情況下,可 重構天線就具有非常明顯的上風。它可在不改變天線的尺寸和結構的情況下在天線的方向圖、工作頻率、極化特性等方面實現重構,從而使一個天線能夠實現多個天 線的功能,適應移動終端不同的應用環境和要求。

    在天線的方向圖可重構方面,目前的研究主要集中在采用八木形式的結構上。即通過開關控制來改變反射器或引向器的有效諧振長度,從而實現反射或者 引向作用,使天線的輻射方向發生變化。但是,這種方式需要多個天線。故在手持終端有限的空間下,采用這種方式有很大的困難。另外,在天線極化方式可重構方 面,研究的重點也是單貼片的天線,即通過在天線上開槽或者采用多條饋線,并在不同位置安裝開關來改變開關的狀態從而實現極化方式的變化,但是,這種天線的 面積較大,同時采用多條饋線的結構太復雜,都不適用于實際的移動設備。

    本文提出了一種用于手持移動設備的可重構天線.該天線在適當位置安裝了RF-PIN開關,可通過直流控制電路控制開關的通斷,以使天線以兩種正交的線極化方式工作,同時也使天線的方向圖發生變化,從而實現極化方式和方向圖的重構。該天線結構緊湊,面積小,易于制造,并具有在同一終端安裝多個天線來實現MIMO(多輸進多輸出系統)的潛力,故在移動終端中有良好的應用價值。

    1 天線結構與設計

    天線可以與手持設備電路板集成在一起,安裝在電路板的左上角,其結構和RF-PIN開關控制電路示意圖如圖1所示。

    1

    通常的天線版圖位于介質基片的底面,控制電路位于基片的頂面,圖l中的D1、D2為兩個RF-PIN開關;Cl、C2為旁路電容,對高頻信號短 路;L1、L2為電感,對高頻信號開路。二極管和電容通過通孔與底面的天線連接。該天線基片采用厚度為0.8 mm,介電常數為4.4的FR4材料。水平與垂直的兩個微帶結構通過RF-PIN開關與電路板地相連,中間的微帶為饋線,并通過同軸電纜直接饋電。微帶天 線的諧振頻率主要取決于微帶線的長度,在一般情況下,在介電常數為εeff的基片上,微帶線的波導波長約為:

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    手持 移動終端 可重構天線 RF-PIN開關

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